Ogni anno, i composti che riducono lo strato di ozono nell'alta atmosfera distruggono lo strato protettivo di ozono, e in particolare sopra l'Antartide. Lo strato di ozono funge da protezione solare terrestre assorbendo le radiazioni ultraviolette nocive dalla luce solare in arrivo che possono causare il cancro della pelle e danneggiare le piante, tra gli altri effetti dannosi per la vita sulla Terra. Mentre questi diversi composti rilasciano ciascuno cloro reattivo o bromo, i due principi attivi che distruggono l'ozono, durante una serie di reazioni chimiche, le molecole hanno una gamma di vite diverse nell'atmosfera che possono influenzare il loro impatto finale sullo strato di ozono e il suo futuro recupero.

n un pezzo di Prospettiva apparso nel numero dell'8 dicembre di Scienza , I ricercatori della NASA discutono le sfumature che distinguono tre categorie di composti e il loro impatto sull'ozono atmosferico superiore:composti di lunga durata e prodotti dall'uomo, composti di breve durata e prodotti dall'uomo, e composti che sono di breve durata ed emessi naturalmente dall'oceano. Tutti i composti a lunga durata e alcuni di quelli antropici a vita breve sono controllati dal Protocollo di Montreal al fine di ridurre il loro impatto sull'ozono. I ricercatori hanno scoperto che i composti di lunga durata dominano ancora le prospettive per il recupero dell'ozono.

Questa discussione fa parte di un dibattito scientifico in corso sull'impatto dei composti dannosi per l'ozono di breve durata che rimangono nell'atmosfera per meno di sei mesi, le cui emissioni prodotte dall'uomo sono aumentate. È rilevante per il lavoro svolto dal Programma delle Nazioni Unite per l'ambiente che amministra il Protocollo di Montreal e i suoi emendamenti, il fondamentale accordo globale per vietare ed eliminare gradualmente i composti che distruggono l'ozono. Attualmente solo sostanze lesive per l'ozono con tempi di vita atmosferica che vanno da un anno a oltre 100 anni, sono controllati perché permangono nell'atmosfera abbastanza a lungo da raggiungere l'alta atmosfera, chiamata stratosfera. I composti a vita più breve non sono regolamentati poiché i loro impatti sono meno significativi.

"Il Protocollo di Montreal è stato un enorme successo, " ha detto lo scienziato atmosferico Qing Liang al Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, e primo autore della prospettiva. A seguito della regolamentazione del Protocollo di Montreal, i livelli di cloro e bromo dannosi per l'ozono hanno smesso di crescere nell'atmosfera a metà degli anni '90, e sono diminuiti quasi al ritmo previsto. Lo strato di ozono mostra segni di guarigione.

Tuttavia, le sostanze controllate a lunga vita, la maggior parte rilasciata prima del 1987, si prevede che comprenderanno ancora il 56% del cloro stratosferico totale e del bromo nel 2050, secondo l'analisi di Liang e dei suoi colleghi. In contrasto, al massimo solo il 4% di cloro e bromo dovrebbe provenire da composti non regolamentati prodotti dall'uomo che riducono lo strato di ozono. Il resto del cloro e del bromo nel 2050 proverrà dai composti emessi naturalmente dall'oceano. Ma con l'aumento delle temperature oceaniche a causa del riscaldamento climatico, i loro tassi di emissione potrebbero potenzialmente aumentare del 20% tra il 2010 e il 2100. Un'ulteriore fonte di composti naturali che riducono l'ozono sono gli incendi boschivi, sia naturale che umana.

Scienziati della NASA, l'Amministrazione nazionale oceanica e atmosferica, così come altre agenzie internazionali monitorano costantemente lo strato di ozono stratosferico e i livelli di sostanze chimiche che riducono lo strato di ozono sulla superficie terrestre.

Il fatto che una sostanza raggiunga o meno la stratosfera è il fattore principale che determina di quale categoria di composti preoccuparsi, ha detto la co-autrice Susan Strahan della NASA Goddard. Maggiore è la durata di vita di una sostanza che riduce lo strato di ozono, più tempo ci vorrà per raggiungere la stratosfera e distruggere l'ozono. Sostanze di breve durata, d'altra parte, avranno un effetto minimo sul ritardare il recupero dell'ozono perché è più probabile che si degradino prima di raggiungere la stratosfera, lei disse.

Una di queste sostanze, chiamata diclorometano, è stata oggetto di recente esame a causa dei suoi crescenti tassi di emissione negli ultimi anni. È un sostituto versatile per molte sostanze chimiche vietate nell'industria. Il diclorometano si decompone nell'atmosfera in circa quattro mesi ei suoi prodotti di degradazione dannosi vengono completamente rimossi dall'atmosfera entro pochi anni dalla loro emissione.

"A causa della sua natura molto breve, e l'improbabile scenario delle emissioni che sostengono un alto tasso di crescita, è altamente improbabile che il diclorometano abbia un impatto importante sullo strato di ozono, " ha detto Liang. Liang crede che il suo tasso di emissione si stabilizzerà una volta che le industrie raggiungeranno la loro capacità di carico in base alla domanda economica.

Inoltre, sostanze industriali lesive per l'ozono di breve durata emesse a terra, spesso alle medie latitudini, hanno un viaggio di quattro-sei mesi nella stratosfera. Questo è leggermente più lungo della loro vita e consente loro più tempo per essere distrutti o lavati via dalla pioggia prima che arrivino allo strato di ozono, ha detto Liang.

Composti di bromo di breve durata rilasciati naturalmente dalla superficie dell'oceano, però, hanno un impatto più pronunciato sull'ozono rispetto ai loro cugini industriali di breve durata. Poiché vengono rilasciati in grandi quantità dagli oceani tropicali, sono rapidamente trasportati da temporali tropicali nella stratosfera entro un mese o due, dove possono distruggere l'ozono per una parte più ampia della loro vita.

"L'altro fattore importante è il cambiamento climatico. Mentre gli oceani tropicali si riscaldano, le emissioni naturali di bromo di metile e di altre specie bromurate a vita breve aumenteranno, " Strahan ha detto. "E non puoi spegnerlo. Mentre l'oceano diventa più caldo, l'aumento delle emissioni continua".

Preoccupano anche le sostanze chimiche vietate che continuano ad entrare e ad accumularsi nell'atmosfera. Un esempio è il tetracloruro di carbonio, che è regolato dal Protocollo di Montreal e ha una durata di 33 anni nell'atmosfera. Mentre la sua produzione, l'uso e la distruzione sono accuratamente monitorati e segnalati, si forma anche come sottoprodotto nelle linee di produzione di cloroformio e diclorometano. Poiché è altamente volatile, ha emissioni indesiderate che si disperdono nell'atmosfera, ha detto Liang. Probabilmente non è l'unica sostanza lesiva dell'ozono regolamentata che sfugge di nascosto dalla linea di produzione di altre sostanze chimiche.

Liang e Strahan hanno basato la loro analisi su una combinazione di simulazioni di modelli computerizzati dell'atmosfera e misurazioni delle concentrazioni delle sostanze chimiche che riducono lo strato di ozono. Il modello Goddard Earth Observing System Version 5 (GEOS-5) della NASA simula l'atmosfera in 3-D, che consente al team di ricerca di seguire i gas atmosferici dalle loro sorgenti a terra attraverso il loro viaggio verso l'alta atmosfera. Il modello è supportato da osservazioni da satelliti, reti terrestri che misurano le sostanze chimiche dannose per l'ozono nel mondo reale, e dalle osservazioni di due decenni di campagne aeree della NASA sul campo, compreso il più recente Airborne Tropical Tropopause Experiment (ATTREX) nel 2013 e l'indagine atmosferica globale di tomografia atmosferica (ATom), che ha effettuato tre implementazioni dal 2016.